多机器人组群系统是一类复杂的组群系统,其系统不但具有互联系统的特性,且子系统之间具有重叠信息结构约束。本文从重叠信息结构约束入手,针对多机器人队形控制问题研究了此类组群系统的分散协调控制问题。着重研究了如何在重叠信息结构约束条件下,设计多机器人组群系统队形控制的分散最优控制器,从而保证整个组群系统队形的稳定问题;重点讨论了在组群系统模型结构变化时,即组群个体某机器人由于通信失败或自身故障等紧急情况下,出现的子机器人系统缺失或恢复队形控制系统后,保持整个队形的联结稳定性以及控制器参数优化问题。本文首先以包含原理及其多层重叠信息结构分解方法为基础,将重叠组群系统分解成两两机器人组成的子系统,然后为每个子系统设计具有稳定裕度α的分散最优LQR控制器;为改善系统的动态性能,本文利用改进的双群体PSO粒子群算法解决本文的带约束优化问题,从而确定了系统的最优性能加权矩阵。其次,本文针对多机器人队形在运动过程中可能出现的机器人缺失,重新归队的情况,对此类复杂组群系统提出了一种改进的系统联结稳定性的判定方法,保证了在子系统缺失或恢复情况下整个系统的联结稳定性,并给出了一种非线性组群系统队形控制联结稳定的理论方法。另外本文基于Leader-follower协调方式针对不同队形结构,相应实施不同的协调方式,并针对队形控制联结稳定性问题,提出一种角色转换信息交换的Leader协调方式;最后利用改进的系统联结稳定性判定方法设计分散状态反馈控制器,应用于三种不同队形结构的队形控制组群系统,通过对这种方法的仿真结果表明,该方法可以在外界扰动与模型结构变化下,不影响整个组群系统的稳定性,且简单可行易操作,具有良好的控制性能。